光电转速传感器研究论文

1.水电厂常用实验仪器

项目名称仪器设备试验规程

转速光电转速传感器GB120786\GB120887 2. 光电传感器简介

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。

由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量(检测目标物体)方法可分为透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类。所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸收后，透射光投射到光电元件上；所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上；所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射刭光电元件上的光通量改变，改变的程度与被测物体在光路位置有关。

光源是许多光电传感器的重要组成部分，要使光电传感器很好地工作，除了合理选用光电元件外，还必须配备合适的光源。

发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。

钨丝灯泡是一种最常用的光源，它具有丰富的红外线。如果选用的光电元件对红外光敏感，构成传感器时可加滤色片将钨丝灯泡的可见光滤除，而仅用它的红外线做光源，这样，可有效防止其他光线的干扰。

激光与普通光线相比具有能量高度集中，方向性好，频率单纯、相干性好等优点，是很理想的光源。

综上所述，各种光源各具优点，但从经济与使用便利方面考虑，并考虑到抗干扰性能，我们决定选用红外光二极管做系统测量的光源。

由光源、光学通路和光电器件组成的光电传感器在用于光电检测时，还必须配备适当的信号调理电路。这些信号调理电路负责将光电传感器输出的微弱的光电信号进行放大、整形，转换成所单片机定时计数所需要的脉冲信号。不同的光电元件，所要求的测量电路也不相同。

3.光电传感器的工作原理

光电式转速传感器有反射型和透射型两种，反射式光电传感器的工作原理见图1-1，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。

n=60f

如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=60f/N。N-反光片或反光贴纸的数量。

图1-1 反射式光电转速传感器的结构图

4.仪器设备的误差

仪器设备有一定的误差，其中电机转速的测量与实际转速相差15 转/分左右，经分析主要是由以下原因造成的：中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的延时，从而造成时间闸门的误差，这是造成测量误差的一个主要因素。另外，由于电机的转盘是采用塑料盘片磨制而成，高速旋转时容易打飘不稳，导致获得的脉冲信号频率与实际转速有一定的误差。

5.作业指导书

5.1试验目的、适用范围和引用标准

4.1.1试验目的

1. 通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法.

2. 通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法.

4.1.2适用范围

1.本标准规定了各种电力设备预防性试验的项目、周期和要求，用以判断设备是否符合运行条件，预防设备损坏，保证安全运行。

2. 本标准适用于500kV及以下的交流电力设备。

3. 本标准不适用于高压直流输电设备、矿用及其它特殊条件下使用的电力设备，也不适用于电力系统的继电保护装置、自动装置、测量装置等电气设备和安全用具。

4.从国外进口的设备应以该设备的产品标准为基础，参照本标准执行。

5.1.3引用标准：5.2试验仪器

1. 计算机n台

2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套

3. 并口数据采集仪(LDAQ-EPP2) 1台

4. 开关电源(LDY-A) 1台

5. 光电转速传感器(LHYF-12-A) 1套

6. 转子/振动实验台(LZS-A)/(LZD-A) 1 台

5.3样品处理

5.4试验步骤

1. 光电传感器转速测量实验结构示意图如图4所示,按图示结构连接实验设备,其中光电转

速传感器接入数据采集仪5通道.

图 4 转速测量实验结构示意图2. 启动服务器,运行DRVI主程序,开启DRVI数据采集仪电源,然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标,选择其中的"DRVI采集仪主卡检测"进行服务器和数据采集仪之间的注册.联机注册成功后,分别从DRVI工具栏和快捷工具条中启动"DRVI微型Web服务器"和"内置的Web服务器",开始监听8600和8500端口.

3. 打开客户端计算机,启动计算机上的DRVI客户端程序,然后点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标,选择其中的"DRVI局域网服务器检测",在弹出的对话框中输入服务器IP地址(例如:192.168.0.1),点击"发送"按钮,进行客户端和服务器之间的认证,认证完毕即可正常运行客户端所有功能.

4. 在DRVI软件平台的地址信息栏中输入如下信息"http://服务器IP地址:8600/SensorLAB/index.htm",打开WEB版实验指导书,在实验目录中选择"转速测量"实验,按实验原理和要求设计该实验.

5. 本实验的目的是了解转速测量的方法,并且要实现服务器端的数据共享功能,需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本.对于服务器端,首先需要将数据采集进来,蓝津信息提供了一个配套的8通道并口数据采集仪来完成外部信号的数据采集过程,在DRVI软件平台中,对应的数据采集软件芯片为"蓝津DAQ_A/D"芯片;数据采集仪的启动采用一片"0/1按钮"芯片来控制;为完成转速的计算,使用一片"VBScript脚本"芯片,在其中添加转速计算的脚本,计算出电机的旋转频率和转速,并通过"数码LED"芯片显示出来;另外,为了控制计算的准确性,插入一片"数字调节"芯片,用于设定门限值,只有大于该门限值的信号才被认为是正常的转速信号;还需要选择一片"波形/频谱显示"芯片,用于显示通过光电传感器获取的转速信号的时域波形;然后再插入1片"内存条"芯片,用于数据采集仪采集到的存储数组型数据;再加上一些文字显示芯片和装饰芯片,就可以搭建出一个"转速测量"服务器端的实验,所需的软件芯片数量,种类,与软件总线之间的信号流动和连接关系如图5所示,根据实验原理设计图在DRVI 软面包板上插入上述软件芯片,然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程.